Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Skolkovo, na Rússia, publicaram recentemente um relatório propondo um novo método para aprimorar materiais catódicos de baterias de íon-lítio por meio da dopagem com tântalo de alta valência. As descobertas relevantes foram publicadas na revista *Advanced Functional Materials*. O relatório inclui imagens HAADF-STEM do precursor NMC9G250, juntamente com mapas de composição STEM-EDX codificados por cores e mapas de distribuição elementar de O, Ni, Mn, Co, Pt e C.

Este método visa principalmente materiais catódicos de óxido em camadas ricos em níquel, usados ​​em baterias modernas de alta densidade energética. Esses materiais são propensos a rachaduras durante ciclos repetidos de carga e descarga, levando à perda de capacidade. A equipe de pesquisa melhorou efetivamente a estabilidade do material adicionando uma pequena quantidade (0,5 mol%) de óxido de tântalo. Os resultados experimentais mostram que a taxa de perda de capacidade por ciclo de carga e descarga do material da bateria tratado pode ser reduzida em quase metade.

Alexandra Savina, autora principal do estudo e pesquisadora sênior em energia no Instituto de Tecnologia de Skolkovo, explicou o mecanismo: "Descobrimos que esse elemento de alta valência não é meramente uma estrutura cristalina de óxido em camadas dopada; em vez disso, o tântalo se segrega na superfície dos cristalitos primários e promove a desordem catiônica dentro da estrutura em camadas." O professor Artem Abakumov, que supervisionou o estudo, destacou ainda que cálculos de química quântica confirmaram que a segregação do tântalo suprime efetivamente a migração de íons de níquel e o movimento dos contornos de grão.

Esse método ajuda a manter a estrutura de gradiente de concentração pré-definida durante os estágios de alta temperatura da síntese do material, estabilizando assim a microestrutura do material e, em última análise, melhorando a vida útil e a segurança térmica da bateria. Os pesquisadores afirmaram que essa conquista fundamental e prática lançará as bases para a subsequente produção piloto em uma linha de produção experimental.